Yerel iklim bölgelerinde mekânsal morfoloji ve kentsel sıcaklık etkileşiminin yapay zeka destekli analizi: İstanbul örneği
Ai-assisted analysis of urban heat and spatial morphology in local climate zones: The case of İstanbul
- Tez No: 961937
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ ERDEM OKUMUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Şehircilik ve Bölge Planlama, Urban and Regional Planning
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kentsel Mekan Organizasyonu ve Tasarım Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 221
Özet
Son yıllarda, kentsel nüfus artışıyla birlikte ortaya çıkan kentsel yayılma ve kent merkezlerindeki yoğunlaşmaya bağlı olarak değişen arazi örtüsü ve mekânsal morfolojik yapı, kentsel ısı adası etkisinin yoğunlaşmasına ve kentsel aşırı ısınma eğilimine neden olmaktadır. Kentlerin mikro iklimsel yapısında meydana gelen bu değişimler, büyük ölçüde kentlerin mekânsal morfolojik özelliklerden etkilenmektedir. Bu bağlamda, mekânsal morfoloji temelli sınıflandırmalar sunan yerel iklim bölgeleri (LCZ), kentsel alanlarda mikroklimatik açıdan farklılaşan kentsel formları ve bu formların kentsel sıcaklık üzerindeki etkilerinin belirlenmesi açısından etkili bir yaklaşım olarak öne çıkmaktadır. Bu kapsamda ortaya koyulan tez çalışması, yerel iklim bölgeleri bağlamında mekânsal morfolojik özellikler ile kentsel sıcaklık varyasyonları arasındaki etkileşimi yapay zekâ tabanlı modelleme ile ortaya koymayı amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda, kentsel sıcaklığın mekânsal dağılımını anlamak, mekânsal morfolojik özelliklere bağlı olarak mikro ölçekte farklılaşan yerel iklim bölgelerini tespit etmek, yerel iklim bölgelerindeki sıcaklık varyasyonlarını belirlemek, kentsel sıcaklık ile mekânsal morfolojik özellikler arasındaki ilişkinin analizine yönelik yapay zekâ tabanlı bir model ortaya koymak ve kentsel sıcaklığın azaltımına ilişkin tasarım kodları tanımlamak şeklinde hedefler belirlenmiştir. Söz konusu amaç ve hedefler doğrultusunda tez çalışması beş aşamadan oluşan bir metodolojik çerçeve izlemiştir: (1) kentsel sıcaklıkları temsilen arazi yüzey sıcaklığının (LST) haritalanması, (2) yerel iklim bölgelerinin sınıflandırılması, (3) yerel iklim bölgelerindeki kentsel sıcaklık değerlerinin hesaplanması ve sıcaklık değerleri bakımından anlamlı farklılık gösteren LCZ tipolojilerinin belirlenmesi, (4) En yüksek anlamlı farklılık düzeyine sahip LCZ tipolojilerinde mekânsal morfoloji parametrelerinin ölçülmesi (5) XGBoost ve SHAP algoritmaları kullanılarak mekânsal morfolojik yapı ile kentsel sıcaklık değerleri arasındaki lineer ve lineer olmayan ilişkilerin ortaya koyulmasıdır. Tez çalışması kapsamında, kentsel sıcaklık değerlerini temsilen 23 Temmuz 2022 tarihine ait Landsat-8 uydu görüntüsünden üretilen LST değerleri kullanılmıştır. Elde edilen bulgular, İstanbul'daki LCZ tipolojilerinin kentsel sıcaklık değerleri bakımından anlamlı farklılıklara sahip olduğunu ortaya koymuştur. Yüksek anlamlı farklılık gösteren LCZ tipolojileri kapsamında yapılan XGBoost ve SHAP analizleri ise NDBI ve NDVI parametrelerinin kentsel sıcaklıklar üzerinde en yüksek etkiye sahip parametreler olduğunu göstermiştir. SHAP bağımlılık grafikleri doğrultusunda ise mekânsal morfolojik parametrelerin kentsel sıcaklık değerleri üzerinde hem lineer (NDBI, BSF) hem de lineer olmayan (NDVI, ABV, BSF, FAR Po, RU, OSR, FSR, FVR) etkilere sahip olduğu belirlenmiştir. Bu tez çalışması, kentsel sıcaklık ve mekânsal morfoloji arasındaki ilişkiyi yalnızca lineer varsayımlar üzerinden değerlendirmekle kalmayıp lineer olmayan ilişkileri de ortaya koyarak kentsel sıcaklıkların azaltımına ilişkin daha hassas ve bağlama özgü stratejik mekânsal kararların geliştirilmesine ışık tutmaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, urban sprawl and concentration in city centers, which have emerged alongside urban population growth, have led to changes in land cover and spatial morphological structure, causing the urban heat island effect to intensif and leading to a trend toward urban overheating. These changes in the microclimatic structure of cities are largely influenced by the spatial morphological characteristics of cities. In this context, local climate zones (LCZ), which offer spatial morphology-based classifications, In this context, local climate zones (LCZ), which offer spatial morphology-based classifications, emerge as an effective approach for determining the microclimatically differentiated urban forms in urban areas and the effects of these forms on urban temperature. The thesis study presented in this context aims to reveal the interaction between spatial morphological characteristics and urban temperature variations within the context of local climate zones using artificial intelligence-based modeling. To this end, the objectives are to understand the spatial distribution of urban heat, identify local climate zones that vary at the micro scale depending on spatial morphological characteristics, determine temperature variations in local climate zones, develop an artificial intelligence-based model for analyzing the relationship between urban temperature and spatial morphological characteristics, and define design codes for reducing urban temperature. In line with these objectives and goals, the thesis study followed a methodological framework consisting of five stages: (1) mapping land surface temperature (LST) to represent urban temperatures, (2) classifying local climate zones, (3) calculating urban temperature values in local climate zones and identifying LCZ typologies that show significant differences in temperature values, (4) Measuring spatial morphological parameters in LCZ typologies with the highest level of significant differences, (5) Revealing linear and non-linear relationships between spatial morphological structure and urban temperature values using XGBoost and SHAP algorithms. As part of the thesis study, LST values generated from Landsat-8 satellite imagery dated July 23, 2022, were used to represent urban temperature values. The findings revealed that LCZ typologies in Istanbul exhibit significant differences in terms of urban temperature values. XGBoost and SHAP analyses conducted on LCZ typologies showing high significant differences indicated that the NDBI and NDVI parameters have the highest impact on urban temperatures. According to SHAP dependency graphs, spatial morphological parameters were found to have both linear (NDBI, BSF) and non-linear (NDVI, ABV, BSF, FAR Po, RU, OSR, FSR, FVR) effects on urban temperature values. This thesis study not only evaluates the relationship between urban temperature and spatial morphology based on linear assumptions but also reveals non-linear relationships, thereby shedding light on the development of more precise and context-specific strategic spatial decisions regarding the reduction of urban temperatures.
Benzer Tezler
- Meydanların iklimsel konfor kriterleri ve kullanım- kullanıcı ilişkileri kapsamında performans değerlendirmesi
A performance analysis for squares in terms of thermal comfort criteria and usage-users relations
EZGİ GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN SERDAR KAYA
- Investigating the cooling affect of green spaces in urban areas within the smart cities framework
Yeşil alanların kentsel alanlarda soğutma etkisinin akıllı kentler çerçevesinde incelenmesi
YASEMİN ŞENTÜRK
Doktora
İngilizce
2024
Şehircilik ve Bölge PlanlamaDokuz Eylül ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL MERT ÇUBUKÇU
- Yüzey kentsel ısı adası yoğunluğu ve kırılganlığının araştırılması: İstanbul metropoliten bölgesi için çok boyutlu bir yaklaşım
Investigating surface urban heat island intensity and vulnerability: a multidimensional approach for istanbul metropolitan area
YUSUF EMİNOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN MURAT ÇELİK
- Kentsel iklim değişikliği bağlamında sera gazı azaltım stratejileri; Ankara örneği
Greenhouse gas reduction strategies in the context of urban climate change; case of Ankara
GİZEM KARACAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Şehircilik ve Bölge PlanlamaSüleyman Demirel ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DUYGU GÖKCE
- The spatio-temporal dynamics of aerosols in the Marmara region and impact of land cover/use on atmospheric environment
Marmara bölgesindeki aerosollerin mekansal-zamansal dinamiksel ve arazi örtüsü/kullaniminın atmosferik ortam üzerindeki̇ etkisi
PARIA ETTEHADI OSGOUEI
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİNASİ KAYA